M/M/一
M / M / 一排隊模型(M / M / 一 model)是一个單一服務台(single-server)的(排隊模型), 會當用作模擬袂少系統的運作。
根據開恩特羅符號必須愛有下列的條件:
- 到時間跋瓦松過程(Poisson process);
- 服務時間是指數分佈(exponentially distributed);
- 干焦一服務台(server), 遵循先到先服務規則
- 隊列長度無限制
- 會當加入隊列的人數為無限
分析
這種模型是一種出世-死亡的過程,現機的過程每一个狀態代表模型中人數的數目。因為模型的隊列長度無限而且參與人數亦無限,故此狀態數目亦為無限。譬如講狀態零表示模型無咧用、狀態一表示模型有一人咧接受服務、狀態二表示模型有二人(一人當咧接受服務、一人咧等候), 遮推捒按呢。 在此模型中,出生率(即加入隊列的速率)λ 佇各狀態內底攏仝款,死亡率(得欲完成服務離開隊列的速率)μ 抑是各狀態當中相仝(除了狀態零,因為其實無可能有人離開隊列)。 故此,佇任何狀態之下,干焦兩款代誌可能發生:
- 有人加入隊列。若模型咧狀態 _ k _,伊會以速率 λ 進入狀態 _ k _ + 一
- 有人離開隊列。若模型咧狀態 _ k _(_ k _ 無等於零), 伊會以速率 μ 進入狀態 _ k _ − 由此可見,模型的隱定條件為啥物 λ < μ。所以若死亡率若細漢出生率,則隊列中的平均人數為無限大,故此這種系統無平衡點。
現此時模型中有幾項數值定予人測量,比如講:
- 一个人佇系統當中的平均停跤的時間
- 一人咧接受服務前平均等候時間
- 規个系統內底的平均人數
- 等候隊列的平均人數
- 單位時間內系統完成服務人數,即服務速度
穩定狀態下的公式
緩衝效用 $ \ scriptstyle \ rho \ ,=\ , { \ tfrac { \ lambda } { \ mu } } . $ 表示服務被占用的平均概率平穩過程佇咧狀態 _ i _(「 i」個總人數,包括當咧服務的)的機率為
- $ { \ mbox { Prob } } ( q=i )=\ pi _ { i }=( 一-\ rho ) \ rho ^ { i } . \ , $
由此,會當予出各測量數值的公式:
- 規个系統的平均人數 _ N _:
- : $ { \ overline { N } }={ \ frac { \ rho } { 一-\ rho } } $,而且其方差為
- $ \ sigma _ { N } ^ { 二 }={ \ frac { \ rho } { ( 一-\ rho ) ^ { 二 } } } $ .
- 一單位時間內系統完成服務的人數:
- : $ { \ overline { N } } _ { S }=\ rho \ mu=\ lambda $
- 佇隊列中等候服務的人數:
- : $ { \ overline { N } } _ { Q }={ \ frac { \ rho ^ { 二 } } { 一-\ rho } } $
- 一个人佇系統內底的平均停跤(等候+接受服務)時間:
- : $ T={ \ frac { 一 } { \ mu-\ lambda } } . $
- 一人的平均等候時間:
- : $ W={ \ frac { { \ overline { N } } _ { Q } } { \ lambda } }=T-{ \ overline { x } }=T-{ \ frac { 一 } { \ mu } }={ \ frac { \ rho } { \ mu-\ lambda } } $
例
可用 M / M / 一模型的例濟濟,比如講干焦有一个員工的郵局,干焦一隊列。人客入來,排隊、接受服務、離開。人客若入來的數目符合泊松過程,而且服務時間是指數分佈,著會當用 M / M / 一模擬,並算出平均隊列長度、無仝聽候時間的機率等。
M / M / 一般會當化做 M / M / n 模型,使用的時接受服務的人數為大於一。歷史上,M / M / n 模型代先予人用來模擬電話系統,因為一个佇丹麥兄本哈根電話局做工課的程師 Erlang 發現人客敲電話的速率符合泊松過程,而且通話的時間是指數分佈,所以佔用通訊線路的數目佮等待接線的人數符合 M / M / n 模型。
關聯的項目
- 排隊理論
- 馬爾科夫鏈